彩色瀝青混合料設(shè)計(jì)方法及路用性能研究

1、彩色瀝青混合料設(shè)計(jì)及性能的研究彩色路面用接合料作為一種新型的路面材料，除了關(guān)于其接合料性能得以 驗(yàn)證，還需關(guān)于其混合料的路用性能也進(jìn)行研究。本章關(guān)于彩色瀝青混合料分 別進(jìn)行了高溫 低溫、水穩(wěn)定性和疲勞性能的研究。 4-1原材料試驗(yàn)彩色接合料及瀝青技術(shù)指標(biāo)試驗(yàn)參照道路石油瀝青的技術(shù)指標(biāo)，依照公路工程瀝青及瀝青混合料試 驗(yàn)規(guī)程（JTJ0522000）相關(guān)試驗(yàn)關(guān)于各種瀝青接合料進(jìn)行主要技術(shù)指標(biāo) 測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)第二草表 3-2-2 和表 3-2-3 所不。集料技術(shù)指標(biāo)試驗(yàn)試驗(yàn)使用的集料為石灰?guī)r， 經(jīng)篩分后逐級(jí)稱量回 粉是陜西眉縣水泥廠生產(chǎn)礦粉。集料技術(shù)指標(biāo)依照公路工程集料試驗(yàn)規(guī) JTGE 42-20

2、05）的要 程求逬行，各級(jí)粒徑集料的技術(shù)指標(biāo)測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表4-1-1 所示表4-1-1集料技術(shù)指標(biāo)項(xiàng)目規(guī)格測(cè)定值13.22.728/2.70913.22.728/2.7099.52.741/2.7064.752.735/2.6732.362.726表觀相關(guān)于密度/1.182.733T0304毛體積相關(guān)于密度0.075礦粉2.6982.6922.6812.6572.696T0328T0352壓碎值（%）壓碎值（%）磨耗值（%） 沖擊值（）18.0417.758.44T0322經(jīng)過(guò)水煮法實(shí)驗(yàn)，測(cè)得以上四種瀝青接合料與該種石料的粘附性介于三、四級(jí)之間。顏料4-1-2 4-1-2 三大色料的比較物內(nèi)溶解

3、情況著色力強(qiáng)中差顏色寬度大中小光穩(wěn)定性差中強(qiáng)項(xiàng)目來(lái)源染料天然或合成有機(jī)顏料無(wú)機(jī)顏料合成項(xiàng)目來(lái)源染料天然或合成有機(jī)顏料無(wú)機(jī)顏料合成天然或合成相關(guān)于密度2.0 3.51.22.03.55.0溶溶或不溶不溶熱穩(wěn)定性化學(xué)穩(wěn)定性170 200C 分解低200260C中500C高遷移現(xiàn)象大中小無(wú)機(jī)顏料主要有以下幾種可供選擇：鎘紅、硫化鐵等。鉛酸鹽類：如鉛黃、鉛橙等。硅酸鹽類：如群青。偶氮顏料：如漢沙黃、永固黃、顏料黃等。駄菁顏料：如駄菁藍(lán)、駄菁綠等。雜環(huán)顏料：如臥菁紫、永固紫等。本課題考慮到無(wú)機(jī)顏料造價(jià)便宜，色彩的穩(wěn)定性較好且不易遷移，選用 常見(jiàn)紅色無(wú)機(jī)顏料氧化鐵。 4-2彩色瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)彩色瀝青

4、混合料的設(shè)計(jì)方法彩色瀝青混合料根據(jù)級(jí)配的不同也有不同的設(shè)計(jì)方法。在彩色瀝青混合 料級(jí)配設(shè)計(jì)當(dāng)中應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：1.彩色瀝青混合料的選擇彩色瀝青混合料所用材料囊括彩色接合料 礦質(zhì)集料、顏料和外加劑 等。這些材料的本身品質(zhì)直接影響到混合料的性能，故混合料設(shè)計(jì)首先要慎 重選擇材料。彩色接合料的選擇彩色接合料作為混合料中主要的粘結(jié)料，其性質(zhì)的好壞會(huì)直接影響到鋪 面質(zhì)量的好壞。因此在生產(chǎn)彩色接合料時(shí)一定要嚴(yán)格把關(guān)、保證質(zhì)量?？紤]到我國(guó)氣候差異較大，應(yīng)在不同地區(qū)選擇不同的彩色接合料，這一 點(diǎn)可以經(jīng)過(guò)調(diào)整原材料比例來(lái)實(shí)現(xiàn)，比如在南方炎熱地區(qū)，可以選擇針入 度小一些的彩色接合料如 70*,在北方寒冷地區(qū)，可

5、以選擇針入度大一些的 寒區(qū)用彩色接合料，一般地區(qū)可用針入度適中的接合料。礦質(zhì)集料的選擇彩色瀝青混合料同樣重視礦料的性能，礦料應(yīng)該滿足強(qiáng)度的要求，礦料 顆粒形狀以接近立方體其多棱角為佳，限制其針片狀含量，集料應(yīng)清潔、干 燥、無(wú)雜質(zhì)和泥土，總之一定要嚴(yán)格要求一定要嚴(yán)格要求礦料的物理技術(shù)指 標(biāo)，關(guān)于于不合格的礦料堅(jiān)決予以廢棄。不同于一般瀝青混合料的一個(gè)重要差 別就是色彩要求， 選用與預(yù)期混合料顏色較為接近的彩色石料或是顏色較淺 的石料可鋪出純色彩的彩色路面，選用一般石料或色彩與顏料反差較大的石 料，鋪出的路面開(kāi)始為純色，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的磨耗，可成為斑點(diǎn)相間的彩色 路面。顏料用于彩色鋪裝層中的顏料囊括無(wú)

6、機(jī)和有機(jī)顏料，從發(fā)色效果來(lái)看，有機(jī) 顏料要優(yōu)于無(wú)機(jī)顏料，但有機(jī)顏料的造價(jià)高，同時(shí)有機(jī)顏料的耐老化性要 劣于無(wú)機(jī)顏料，因此在選擇顏料時(shí)可根據(jù)具體情況加以選擇。外加劑若想提高混合料的某些路用性能時(shí)，可以添加一些相應(yīng)的外加劑。如添 加抗剝落劑來(lái)提高混合料的抗水侵害能力，添加抗車轍劑來(lái)提高混合料的抗 高溫變性能力，特殊級(jí)配還需纖維等等。彩色瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)彩色瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)主要內(nèi)容有：確定混合料礦料級(jí)配 確定 淺色接合料用量以及確定顏料用量，若需使用外加劑還需確定外加劑用量。 設(shè)計(jì)方法可采用諸如馬歇爾法 GTM 法 貝雷法等其他方法?；旌狭系V料級(jí)配確定集料的級(jí)配組成設(shè)計(jì)基本上與一般的瀝青

7、混凝土面層設(shè)計(jì)類似，可以采用適用于熱拌瀝青混合料的簡(jiǎn)直一切級(jí)配。關(guān)于于停車場(chǎng)，住宅小區(qū)等承載力較小的地方，可采用較薄層的彩色鋪面，比如AC-5, AC-10等級(jí)配類 型。關(guān)于于道路鋪 裝，可以采用AC-10,AC-13,AC-16,以及其他特殊結(jié)構(gòu)形式，級(jí)配設(shè)計(jì)進(jìn)程與一般瀝青混凝土完全相同。確定彩色接合料用量彩色接合料最佳用量的確定方法跟一般瀝青混合料最佳瀝青用量的確定方法一樣，取決于混合料類型，道路交通荷載及交通量 大小顏料用量的確定顏色是彩色鋪面一個(gè)極為重要的環(huán)節(jié)，而顏料是控制混合料顏色的最主 要因素，顏色用量選取應(yīng)慎重。在確定顏料用量時(shí)，可按彩色接合料生產(chǎn)配比摻加 1%、2%、3%、4%

8、、5%五種不同含量顏料，經(jīng)過(guò)反復(fù)比較，得出顏色效果最佳的顏料用量。然后按此用量 調(diào)整生產(chǎn)配比，并且進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)驗(yàn)證，當(dāng)馬歇爾技術(shù)指 標(biāo)合格后便可使用。彩色瀝青混合料馬歇爾試驗(yàn)設(shè)計(jì)本研究配合比設(shè)計(jì)采用馬歇爾試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法。選用一種常用級(jí)配關(guān)于采用 不同接合料的混合料進(jìn)行性能關(guān)于比研究，試驗(yàn)中礦料級(jí)配統(tǒng)一采用公路 瀝青路面施工技術(shù)規(guī)矩(JTG F402004)中推薦的 AC-13 型級(jí)配的中 值，其具體級(jí)配組成 見(jiàn)表 4-2-1 和圖 4-2-1 所示。4-2-1 瀝青混合料礦料級(jí)配組成AC-131613.29.5AC-131613.29.54.752.361.180.60.30.150.075圍

9、，90-10068-8538-6824-5015-3810-287-205-154-8100中值，1009576.5533726.51913.5106依照高等級(jí)道路的擊實(shí)標(biāo)準(zhǔn)(正反各 75 次)成型試件，各種接合料選用60C30-40果見(jiàn)圖42-2圖4-2-9o4-2-2BSL-90A彩色瀝青混合料油石比與各指標(biāo)關(guān)系4-2-3BSL-90B彩色瀝青混合料油石比與各指標(biāo)關(guān)系4-2-4BSL-90C4-2-5ESSO90瀝青混合料油石比與各指標(biāo)關(guān)系4-2-6BSL-70A彩色瀝青混合料油石比與各指標(biāo)關(guān)系4-2-7BSL-70B彩色瀝青混合料油石比與各指標(biāo)關(guān)系4-2-8BSL-70C4-2-9ESS

10、O70瀝青混合料油石比與各指標(biāo)關(guān)系依照公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)矩(JTG F40-2004)方法確定各種結(jié) 合料的最佳瀝青用量，如圖 4-2-10 o4-2-10 最佳油石比的確定試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表 4-2-2 和表 4-2-3 o接合料接合料最佳瀝青毛體積密度3 Ps礦料間隙 率VMA飽和度穩(wěn)定度流值FL(mm4-2-370用量(g/cm )空隙率 VV(%)VFAMS)(%)(%)(%)(kN)BSL-90A4.82.4243.314.375.88.602.25BSL-90B4.72.4283.314.176.69.482.64BSL-90C4.72.4303.514.279.09.002.47E

11、SSO904.72.4213.814.673.78.802.39BSL-70A4.82.4113.614.575.49.222.23BSL-70B4.72.4144.014.673.08.502.97BSL-70C4.72.4073.814.972.59.522.05ESSO704.72.4343.314.076.59.782.15接合料最佳瀝青接合料最佳瀝青(%)毛體積密度 VVp(g/cm3)(%)礦料間隙 率VMA(%)飽和度VFA穩(wěn)定度MS(%)(kN)sFL(mm) 47彩色瀝青混合料路用性能研究彩色瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性隨著現(xiàn)代交通量的不斷增大，車輛行駛的渠化，瀝青路面的車轍破損越

12、 來(lái)越嚴(yán)重。它使路表過(guò)量變形，影響路面平整度；削弱面層及路面結(jié)構(gòu)的整 體強(qiáng)度， 誘發(fā)其它病害；雨季車轍內(nèi)積水可導(dǎo)致車輛漂滑，影響高速行車 安全等。由此可知，車轍的產(chǎn)生嚴(yán)重影響著路面的使用壽命和服務(wù)質(zhì)量。 因此，關(guān)于彩色混合料進(jìn)行車轍試驗(yàn)分析是非常必要的。試驗(yàn)評(píng)判方法瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性，即瀝青路面抵抗流動(dòng)變形的能力。瀝青混合 料是一種粘彈性材料，其物理力學(xué)性能與溫度、荷載作用時(shí)間密切相關(guān)， 瀝青路面的強(qiáng)度與剛度隨溫度升高而顯著下降，為了保證瀝青路面在高溫季 節(jié)行車荷載的反復(fù)作用下，不至于產(chǎn)生諸如波浪 推移、車轍、擁包等病害，要求瀝青路面具有 良好的高溫穩(wěn)定性。評(píng)判瀝青混合料的高溫性能的試驗(yàn)方

13、法有很多，如單軸加載試驗(yàn) 三軸 壓縮試驗(yàn) 彎曲蠕變?cè)囼?yàn) 簡(jiǎn)單剪切試驗(yàn)、車轍試驗(yàn)和大型環(huán)道試驗(yàn)等。在 諸多的試驗(yàn)中，車轍試驗(yàn)是在規(guī)則的溫度下經(jīng)過(guò)板狀試件與車輪間的往復(fù)相關(guān)于運(yùn)動(dòng)， 使試塊在車輪的反復(fù)作用下產(chǎn)生壓密、剪切、推移和流動(dòng)，從而產(chǎn)生車轍， 用儀器將試塊的變形和試驗(yàn)時(shí)間進(jìn)行測(cè)定就可以用來(lái)試驗(yàn)瀝青混合料的高溫 性能。該方法能夠充分模擬瀝青路面上車輪行駛的實(shí)際情況，而且試驗(yàn)方法 思路清晰、簡(jiǎn)單， 因此本課題采用車轍試驗(yàn)試驗(yàn)混合料的高溫穩(wěn)定性，其評(píng) 價(jià)指標(biāo)為動(dòng)穩(wěn)定度 S 和相關(guān)于變形冋。本次試驗(yàn)采用北京航天航宇測(cè)控技術(shù)研究所生產(chǎn)的 ZCZ-5 型車轍儀，如 圖所示。由計(jì)算機(jī)控制整個(gè)試驗(yàn)進(jìn)程，自動(dòng)

14、采集數(shù)據(jù)并且進(jìn)行動(dòng)穩(wěn)定度(S)的計(jì)算。4-3-1 ZCZ-5 型全自動(dòng)雙輪車轍試驗(yàn)儀實(shí)驗(yàn)條件如下：A.試件尺寸：300 X 300 X 50mm；B試驗(yàn)荷重：施加的總荷重為700N左右使試驗(yàn)輪與試件的接觸壓強(qiáng)在60C時(shí)為 0.70.05MPa；C試驗(yàn)溫度及試件養(yǎng)生時(shí)間：試驗(yàn)溫度采用 oc，試件放入恒溫環(huán)境中養(yǎng)生524h；3010mm,421次/min, 其行走方向與試件碾壓或行車方向一致；動(dòng)穩(wěn)定度計(jì)算方法：式中：S瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度，次/mm；GO一試驗(yàn)時(shí)間為60min時(shí)試件的變形mmGO量，；45一試驗(yàn)時(shí)間為45min時(shí)試件的變形mm量，N試驗(yàn)輪行走速度，次/min。驗(yàn)結(jié)果及分析4-3-2

15、 BSL 2試關(guān)于用各種不同接合料的混合料依照其最佳瀝青用量成型車轍板，進(jìn)行車 轍試驗(yàn)，試驗(yàn)方法采用中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)公路工程瀝青及瀝青混 合料試驗(yàn)規(guī)程(JTJ0522000)T0719-2000,4-3-14-3-24-3-1 不同瀝青混合料(90 接合料)車轍試驗(yàn)結(jié)果45min 車轍次接合料種類動(dòng)穩(wěn)定度變形量,mm60min車次變形量 mm變形量 mmBSL-90A705.15.8886.78913.6BSL-90B846.47.7178.53317.0BSL-90C1393.83.2533.7057.4ESSO901013.94.2854.9079.8相關(guān)于變形次45min車接合料種

16、類動(dòng)穩(wěn)定度變形量，次S,/mmmm60min車轍相關(guān)于變形BSL-70A1505.53.6404.0678.1BSL-70B881.74.4965.22710.4BSL-70C1874.53.3613.7237.4ESSO701294.64.0464.5259.14-3-2 不同瀝青混合料（70#接合料）車轍試驗(yàn)結(jié)果圖4-3-4不同瀝青混合料（90#接合料）車轍相關(guān)于變形比較圖4-3-5不同瀝青混合料（70 接合料）動(dòng)穩(wěn)定度比較4-3-6 不同瀝青混合料（70#接合料）車轍相關(guān)于變形比較影響瀝青混合料高溫穩(wěn)定性的因素很多，主要為集料級(jí)配、集料硬 度、顆粒形狀等，其次為接合料的性能。4-3-1

17、4-3-34-3-4 可以看出：BSL-90C 4-3-3 不同瀝青混合料 （90 接合料）動(dòng)穩(wěn)定度比較ESSO90 37.5%,24 5%BSL-90C 70.3CESSO90 高出BSL-90A、BSL-90B ESSO90 4-3-24-3-54-3-6可見(jiàn)，BSL-70CESSO9044.6%,60minESSO7017.7%,BSL-70CBSL-70C 70.7Co BSL-70A ESSO70 混合料高 16.3 %,相關(guān)于變形方面兩者相差不大。 BSL-70B 混合料的動(dòng)穩(wěn)定度為881.7 ,要比 ESSO70 小，相應(yīng)其車轍深度也 要大一些。7090彩色瀝青混合料的水穩(wěn)定性水

18、損害是瀝青路面損壞的一種重要形式，是路面早期損壞的重要原因之-o它是指瀝青路面在水或凍融循環(huán)的作用下，由于汽車車輪動(dòng)態(tài)荷載的作用， 用，水分逐漸滲入瀝青與集料的界面上，使瀝青粘附性降低并且逐漸喪失粘附力，瀝青膜從石料表面脫落剝離，瀝青混合料掉粒、松散、既而形成 瀝青路面的坑槽 推擠變形等的損壞現(xiàn)象。瀝青混合料的水損害與三種作用進(jìn)程有關(guān)：一是瀝青與礦料之間的粘附 性不足，由于礦料關(guān)于水的吸力比關(guān)于瀝青的大，水分可進(jìn)入瀝青與集料之 間，從而導(dǎo)致瀝青膜脫落；第二種是瀝青的粘聚力減弱，由于水分入侵， 使得瀝青變軟，粘性降低，從而瀝青混合料的整體性與強(qiáng)度降低；第三種 是混合料在拌和成型進(jìn)程中加熱溫渡過(guò)高

19、，致使瀝青老化失去粘性降低所 致。1 試驗(yàn)評(píng)判方法目前，評(píng)判瀝青混合料水穩(wěn)性的方法很多，其中得到廣泛應(yīng)用的有： 浸水馬歇爾試驗(yàn)、浸水抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)、浸水劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)、AASHTOT2 83 (改進(jìn)的Lottman 法)試驗(yàn)方法，即凍融劈裂試驗(yàn)、浸水車轍試驗(yàn)等。本研究采用公路工程瀝青及瀝青混合料規(guī)程(JTJ052-2000)中浸 水馬歇爾試驗(yàn)及凍融劈裂試驗(yàn)兩種方法來(lái)研究不同瀝青混合料的水穩(wěn)定性 能。浸水馬歇爾試驗(yàn)本方法采用擊實(shí)法成型圓柱體試件，拌和溫度(140C 160C),擊實(shí)溫度(110C140C),75cplOl.6 X 63.5mm。每種混6 60C 溫30min40min,測(cè)定其穩(wěn)定度M

20、S,另一組在60C48 MSI,MS。一試件的浸水殘留穩(wěn)定度，%;MS一試件浸水30min40min的穩(wěn)定度，kN；MSi482)凍融劈裂試驗(yàn)本方法采用擊實(shí)法成型圓柱體試件，拌和溫度(140C 160C),擊 實(shí)溫度(110C140C),擊實(shí)次數(shù)正反各 50 次，尺寸為cpl01.6X63.5mmo6 第二組試件用以下方法處理：在9&3KPa98.7Kpa的真空條件下浸水抽真空15min,恢復(fù)常壓在水中放置30min；10ml水，扎緊袋口，放在-182C的冰箱中凍 16hlh：60C24h。按上述方法處理完第二組試件后，將第一組和第二組試件一并且置于25C0.5C2h,12.7mm；加載50m

21、m/min)Rn 和RT2,按下式計(jì)算TSRo式中：TSR劈裂強(qiáng)度比，%RTI第一組試件的劈裂強(qiáng)度，MPa；RT2第二組試件的劈裂強(qiáng)度，MPa；RTI 0.006287 廿其中：gj =2PTi-第i組試件的試驗(yàn)荷載最大值，kNhi 一試件的平均高度，mmo試驗(yàn)結(jié)果及分析采用馬歇爾試驗(yàn)殘留穩(wěn)定度評(píng)判瀝青混合料的水穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4-3-3 和表 4-3-4 o合料種類MS(KN)MSi(KN)MSo(%)BSL-90A8.607.8991.7BSL-90B9.488.1786.2BSL-90C9.008.2291.3ESSO908.807.0580.1結(jié)合料種類MS(KN)MSi (KN)結(jié)

22、合料種類MS(KN)MSi (KN)MSo(%)BSL-70A9.228.2088.9BSL-70B8.507.5088.1BSL-70C9.528.8092.4ESSO709.788.7589.54-3-7 殘留穩(wěn)定度試驗(yàn)結(jié)果用殘留穩(wěn)定度（MSo）評(píng)判瀝青混合料的水穩(wěn)定性，MS。越大，水穩(wěn)定 性越好。由表 4-3-3、4-3-4 和圖 4-3-7 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可以得出：8 種混合料的殘留穩(wěn)定度都比較高，均在 80%以上，滿足規(guī)矩中關(guān)于年降 雨量1000mm的潮濕區(qū)的要求。90號(hào)接合料，BSLESSOBSL-90ABSL-90C91.791.3比ESSO9014%。70 號(hào)接合料，BSL ES

23、SO90%BSL-70C 混合料是 最高的?？梢訠SL-C 系列彩色瀝青混合料的水穩(wěn)定最好。）采用凍融劈裂強(qiáng)度比R評(píng)判瀝青混合料的水穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表-和表 4-3-6 o接合料種類RTI (MPa)RT2 ( MPa)接合料種類RTI (MPa)RT2 ( MPa)TSR ( %)BSL-90A0.6790.47570.0BSL-90B0.9290.59263.7BSL-90C0.9110.65271.6ESSO900.9990.65765.8表436ESSO900.9990.65765.8BSL-70A1.1600.70460.7BSL-70B0.9770.67969.5BSL-70C0.

24、9340.66571.2ESSO701.0700.68764.2接合料種類RTI ( MPa)接合料種類RTI ( MPa)RTZ ( MPa)TSR ( %)影響瀝青混合料水穩(wěn)定性的因素很多，主要囊括瀝青混合料的配合比、 材料質(zhì)量 環(huán)境因素及施工條件。瀝青混合料的性質(zhì)又囊括集料的品質(zhì)及質(zhì) 量、瀝青接合料性質(zhì)及混合料類型；環(huán)境因素囊括氣候和交通荷載，影響 混合料的使用條件；施工質(zhì)量囊括壓實(shí)質(zhì)量 溫度控制及施工時(shí)的氣候條件【34 o從表 4-3-5、表 4-3-6 和圖 4-3-8 可以看出：90 號(hào)接合料，BSL-90C BSL-90B TSR71.6%、70.0 ESSO 瀝青混合料要略高；

25、BSL-90A ESSO90瀝青 混合料 TSR 相當(dāng)。70BSL-70C最好，TSR71.2 ESSO11%BSL-70ATSR居于第二位，BSL-70BIJBSL-70CBSL-70AESS070BSL-7o0B8彩色瀝青混合料的低溫抗裂性瀝青路面的低溫收縮裂縫不僅在寒冷地區(qū)，在溫暖地區(qū)也十分普遍，瀝 青路面低溫開(kāi)裂是路面的主要病害之一，是各國(guó)道路界普遍關(guān)懷的問(wèn)題。 它的產(chǎn)生不僅損壞了路面的連續(xù)性 整體性，而且經(jīng)過(guò)裂縫水會(huì)不斷進(jìn)入 面層的結(jié)構(gòu) 基層甚至路基，在荷載的作用下產(chǎn)生水損害，導(dǎo)致路面裝載 力的下降，從而影響行車裂性能進(jìn)行評(píng)判。試驗(yàn)評(píng)判方法目前評(píng)判瀝青混合料低溫抗裂性能的方法主要有：

26、間接拉伸試驗(yàn) 直接 拉伸試驗(yàn)、蠕變?cè)囼?yàn)、受限試件的溫度應(yīng)力試驗(yàn) 切口小梁試件的彎曲試 驗(yàn)和應(yīng)力松弛試驗(yàn)。在上述評(píng)判方法中常用的是蠕變?cè)囼?yàn)，蠕變?cè)囼?yàn)按加載 方式的不同又分為直接拉伸蠕變 劈裂拉伸蠕變和彎曲蠕變，其中又以彎曲 蠕變?cè)囼?yàn)最為常用， 該試驗(yàn)方法是在一 10C,應(yīng)力水平為 IMPa 的條件下， 經(jīng)過(guò)測(cè)定小梁試件受恒定集中荷載作用時(shí)的蠕變速率來(lái)評(píng)判瀝青混合料的低 溫性能。一般的蠕變速率越大，低溫抗裂性能越好。但該方法中瀝青混合料 的級(jí)配類型關(guān)于應(yīng)力水平非常敏感，試驗(yàn)表明關(guān)于于 IMPa 的應(yīng)力水平只適用于 空隙率較小的瀝青混合料及原狀瀝青，而關(guān)于空隙率大的瀝青混合料和改性瀝 青并且不適用。

27、瀝青混合料的低溫抗裂性能主要取決于混合料的強(qiáng)度和變形能力，抗裂 性能高的混合料一定具有較高的強(qiáng)度和較大的變形能力。如果能綜合考慮應(yīng) 力和變形來(lái)評(píng)判瀝青混合料低溫抗裂性是較為理想的，能量法正好滿足此要 求。該方法是采用低溫彎曲損壞試驗(yàn)，測(cè)定損壞時(shí)的最大荷載及其損壞時(shí) 的跨中撓度，經(jīng)過(guò)計(jì)算混合料的彎曲應(yīng)變能來(lái)評(píng)判瀝青混合料的低溫抗裂 性，彎曲應(yīng)變能越大，表明其低溫抗裂性越好。因此，本課題采用低溫彎 曲試驗(yàn)及應(yīng)變能來(lái)評(píng)判瀝青混合料的低溫抗裂性。試驗(yàn)采用美國(guó) MTS 公司生產(chǎn)的材料測(cè)試系統(tǒng) MTS-810 試驗(yàn)札這是一 套精密的閉合伺服液壓系統(tǒng)，整個(gè)試驗(yàn)進(jìn)程可通進(jìn)程序進(jìn)行控制并且由計(jì)算機(jī) 自動(dòng)采集試驗(yàn)

28、數(shù)據(jù)，如圖 4-3-9 所示：圖4-3-9 MTS -810測(cè)試系統(tǒng)試驗(yàn)條件成型方法：輪碾法；35X30X240mm,200mm10C;加載方式：?jiǎn)吸c(diǎn)加載； 加載速率：50mm/min；試驗(yàn)步驟35X30X240mm3h； o圖4-3-10荷載一跨中撓度曲線P i 值，可繪制出荷載與變形的曲 線， 4-3-10 原點(diǎn)，進(jìn)行跨中撓度修正，得到試件最大損壞荷載PB o 3-11 為損壞前后的小梁試件。RBB和SB的計(jì)算MPa；B試件損壞時(shí)的最大彎拉應(yīng)變；“一試件損壞時(shí)的彎曲勁度模量，MPa；時(shí)一訣別為跨中斷面試件的寬度和高度，mm；L 試件的跨徑，mm；PBmmo應(yīng)變能計(jì)算大量試驗(yàn)表明，瀝青混合料

29、試件的應(yīng)力一應(yīng)變曲線用三次拋物線進(jìn)行回歸時(shí)，相關(guān)系數(shù)均大于 0.99 ,已滿足精度要求。因此，可從 試驗(yàn)B,0 到B 關(guān)于三次多項(xiàng)式 中彎曲應(yīng)Eo 式中：加一彎曲應(yīng)變能密度，KJ/e ；vij某一時(shí)刻瀝青混合料的彎曲強(qiáng)度； jj某一時(shí)刻瀝青混合料的彎曲應(yīng)變。2 試驗(yàn)結(jié)果及分析4-3-11 彩色瀝青混合料小梁試件八種瀝青混合料的小梁低溫彎曲損壞試驗(yàn)的結(jié)果匯總于表 4-3-7、表 4-3-8 oB|J4-3-7不同瀝青混合料（90#B|J抗彎拉強(qiáng)度極限彎拉應(yīng)變彎曲勁度模量應(yīng)變能密度，接合料種類R ,MPaB,SB,MPam3BSL-90A8.34911677198.56.20BSL-90B9.98

30、811698540.35.69BSL-90C7.98311017306.56.09ESSO907.9359688193.54.854-3-8不同瀝青混合料（70#接合料）低溫彎曲試驗(yàn)結(jié)果接合料種類抗彎拉強(qiáng)度RB, MPa9.440極限彎拉應(yīng)變接合料種類抗彎拉強(qiáng)度RB, MPa9.440極限彎拉應(yīng)變B,MSBSL-70A1403彎曲勁度模量SB, MPa6728.8KJ/ m36.26BSL-70B9.78614446769.66.75BSL-70C9.23412127622.05.98ESSO701084.794-3-13 （70 #接合料）彎曲損壞試驗(yàn)結(jié)果比較由表

31、4-3-7、表 4-3-8 和圖 4-3-12、圖 4-3-13 可以看出：從抗彎拉強(qiáng)度來(lái)看，關(guān)于于 90 號(hào)接合料，三種 BSL 彩色瀝青混合料的抗彎 拉強(qiáng)度都要比 ESSO 瀝青混合料要大；關(guān)于于 70 號(hào)接合料，BSL-70A、BSL- 70B 和BSL-70C ESSO 瀝青混合料的抗彎拉強(qiáng)度相差都很小。90號(hào)接合料，ESSO90BSL-90AxBSL-90B、BSL-90C20.6%、20.813.770號(hào)接合料，ESSO70791,BSL-70A、BSL-70BBSL-70C1.774、1.826 1.532ESSO90瀝青混合料大，這10C延度非常大是一致的。彎曲勁度模量是抗彎拉

32、強(qiáng)度和極限彎曲應(yīng)變的比值，是反映材料剛度大 小的指標(biāo)。在一定程度上采用該值可以表征瀝青混合料在低溫時(shí)發(fā)生開(kāi)裂破 壞的難易程度，勁度模量較大的瀝青路面低溫下抗變形能力差，脆性增加， 容易引起開(kāi)裂損壞。從彎曲勁度模量來(lái)看，關(guān)于于 90 號(hào)接合料，四種瀝青混合料的彎曲勁度模量差不多，都在七千或八千左右，說(shuō)明這幾種材料的剛度差多；關(guān)于于70號(hào)結(jié)BSL-70A、BSL-70B BSL-70C 70%,很多抗低溫開(kāi)裂性要好。90 ESSO 4.85 KJ/ m3BSL-90ABSL-90B BSL-90C 混合料訣別27.8%、17.3 25.6%;70 BSL-90C ESSO70瀝青的要高30.5 %

33、、40.9 24.8 ESSO 瀝青混合料強(qiáng)。綜合以上四方面可認(rèn)為彩色瀝青混合料的低溫性能要強(qiáng)于優(yōu)質(zhì)的道路石油 瀝青，這也跟前面關(guān)于接合料的性能分析結(jié)果相一致。彩色混合料的疲勞性能疲勞特性，即瀝青路面在反復(fù)荷載作用下抵抗損壞的能力。隨著公路交 通量日益增長(zhǎng)，汽車軸重不斷增大，汽車關(guān)于路面的損壞作用越來(lái)越鮮明。路 面使用期間，在氣溫環(huán)境影響下經(jīng)受車輪荷載的反復(fù)作用，長(zhǎng)期處于應(yīng)力應(yīng) 變交迭變化狀態(tài)，致使路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度逐漸下降。當(dāng)應(yīng)力或應(yīng)變超過(guò)路面的 疲勞極限時(shí)，路面不足以抵抗車輪荷載而引起開(kāi)裂損壞，即產(chǎn)生疲勞損壞。 隨著人們關(guān)于疲勞損壞的認(rèn)識(shí)，瀝青路面疲勞裂縫的形成規(guī)律 預(yù)測(cè)和防治方 法的研究得到了

34、越來(lái)越多的關(guān)切。1.試驗(yàn)評(píng)判方法50 建疲勞研究的體系，到目前為止已取得了有價(jià)值的成果。瀝青路面疲勞性能的研究從方法和途徑上可以分為現(xiàn)象學(xué)法和力學(xué)近似法。前者采用傳統(tǒng)的疲勞理論，經(jīng)過(guò)疲勞曲線來(lái)表征材料的疲勞特性，研究的是 裂縫形成的機(jī)理 應(yīng)力/應(yīng)變與疲勞壽命之間的關(guān)系以及各種因素關(guān)于疲勞強(qiáng) 度和疲勞壽命的影響，疲勞強(qiáng)度定義為材料出現(xiàn)疲勞損壞的反復(fù)應(yīng)力值， 相應(yīng)的應(yīng)力反復(fù)作用次數(shù)稱為疲勞壽命；后者應(yīng)用斷裂力學(xué)原理分析疲勞裂 縫擴(kuò)展規(guī)律，認(rèn)為材料一開(kāi)始就有初始裂縫存在，因此不考慮裂縫的形成 階段，而著重關(guān)切材料的斷裂機(jī)理和裂縫擴(kuò)展規(guī)律，并且用以預(yù)測(cè)材料的疲 勞壽命，應(yīng)用這一方法的疲勞壽命被命名為在

35、一定的應(yīng)力狀態(tài)下，材料的 損壞依照裂縫擴(kuò)展的規(guī)律，從初始狀態(tài)到危險(xiǎn)和臨界狀態(tài)的時(shí)間。本課題采用傳統(tǒng)的疲勞理論方法，關(guān)于彩色接合料和普通重交瀝青混合料同的加載模式。應(yīng)力控制方式是指反復(fù)加載進(jìn)程中所施加荷載（或應(yīng)力） 結(jié)果可用下式來(lái)表示：式中：Nf試件損壞時(shí)加載次數(shù)；k,n取決于瀝青混合料成分和特性的常數(shù)；e關(guān)于試件每次施加常量應(yīng) 力的最大幅值。應(yīng)變控制方式是指在反復(fù)加載進(jìn)程中始終保持撓度或試件底部應(yīng)變峰谷值不變。由于在這種控制下，試件通常不會(huì)出現(xiàn)鮮明的斷裂損壞，一般以混合 料勁度下降到初始勁度的 50%或更低為疲勞損壞標(biāo)準(zhǔn)。試驗(yàn)結(jié)果通常采用如 下公式計(jì)算：式中：Nf混合料勁度下降到初始勁度的 5

36、0%或更低時(shí)的次數(shù)；c, m取決于瀝青混合料成分和特性的常數(shù)；關(guān)于試件每次施加常量應(yīng)變的最大幅值。本研究采用應(yīng)力控制方式來(lái)研究瀝青混合料的疲勞特性。試驗(yàn)設(shè)備同樣采用 美國(guó)進(jìn)口的 MTS 材料試驗(yàn)機(jī)。具體試驗(yàn)條件如下：試件：由輪碾成型板后切割而成；試件尺寸：40X 40X240mm 小梁，跨徑 150mm；試驗(yàn)溫度：15C;荷載形式：半正弦波形； 加載方式：三分點(diǎn)加載；加載頻率：lOHZo4-3-94-3-104-3-144-3J5所示。（MPa）（次）0.21.624113990.32.43657400.43.24820870.54.06110780.21.665174180.32.49756020.43.32911930.54.1624020.21.525141610.32.28887580.43.05123200.53.81412660.21.591151450.32.38623360.43.1827660.53.977519接合料種類應(yīng)力比應(yīng)力水平疲勞壽命回歸方程BSL-90ANf=k (l/o) n n = 2.6134 k=46143接合料種類應(yīng)力比應(yīng)力水平疲勞壽命回歸方程BSL-90ANf=k (l/o) n n = 2.6134 k=46143R2=0.9741BS-L90BNf=k (l/o) n n=